CN113488999A - 电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质 - Google Patents

电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质 Download PDF

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CN113488999A
CN113488999A CN202110775031.4A CN202110775031A CN113488999A CN 113488999 A CN113488999 A CN 113488999A CN 202110775031 A CN202110775031 A CN 202110775031A CN 113488999 A CN113488999 A CN 113488999A
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刘俊磊
钱峰
张水平
钟雅珊
杨韵
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Guangdong Power Grid Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质，该方法包括：通过对不确定性双侧建模方法在保证系统安全可靠和用户负荷(消费者)不受影响的前提下，对发电侧或者用户侧备用容量进行优化配置，利用等优曲线确定双侧的备用优化配置，保证电力系统中各不确定因素引起的功率不平衡量时刻得到平衡的同时实现备用配置。

Description

电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质
技术领域
本发明涉及电网备用配置优化技术领域，特别是涉及一种电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质。
背景技术
电力系统在运行时会预留一定的备用容量，以应对负荷波动、负荷事故切除、机组事故停运等。从系统的可靠性与安全性出发，需配置尽可能多的备用容量，但过多的备用容量会加重系统经济运行的负担。一般地，可按照系统所带负荷的固定比例或单台机组的最大容量简单地确定备用容量。但电力用户对系统可靠性、安全性的要求不断提高，电网经济、低碳运行的重要性日趋上升，对系统备用容量的配置提出了快速响应、准确可靠、精细化调整等要求。分布式新能源的大规模接入引入了新的随机性和不确定性，传统的备用配置方法将难以适应；可变负荷在配电网中的渗透率逐步上升，其负荷特性的变化对电网可靠性的影响逐渐显现。
发明内容
本发明的目的是：提供一种电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质，通过对不确定性双侧建模方法在保证系统安全可靠和用户负荷(消费者)不受影响的前提下，对发电侧或者用户侧备用容量进行优化配置，利用等优曲线确定双侧的备用优化配置，保证电力系统中各不确定因素引起的功率不平衡量时刻得到平衡的同时实现备用配置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种电力系统运行双侧的备用配置方法，包括：
构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
进一步地，所述建立电力系统运行的双侧备用配置模型，包括：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限。
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl，t＝[Pld，tPlu，t]
Pld，t＝Plf，t+Cu，t，μ
Plu，t＝Plf，t+Cd，t,μ
Rld,t＝Plu，t-Plf，t
Rlu，t＝Plf，t-Pld，t
其中，Sl，t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld，t和Plu，t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu,t，μ和Cd，t，μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld，t和Rlu，t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf，t＝[Psd，tPsu，t]
Psu，t＝min(Psf，t+εwu，t，μ，PN)
Psd，t＝max(Psf，t-εwd，t，μ，0)
εwu，t，μ＝Cu，t,μ*PN
εwd,t,μ＝-Cu,t,μ*PN
Rsd,t＝Psu,t-Psf,t
Rsu,t＝Psf,t-Psd,t
其中，Sf,t为对应时段t的功率预测区间，Psd，t、Psu，t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf，t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu，t，μ，εwd，t，μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu，t,μ、Cu，t，μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd，t和Rsu，t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
进一步地，所述对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
进一步地，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000031
其中，Pi，t为机组i在t时段的输出功率，Pwf，t为t时段风电输出功率预测值，Ploss，t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000041
Figure BDA0003154475250000042
其中，Rsi，t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure BDA0003154475250000043
和
Figure BDA0003154475250000044
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000045
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure BDA0003154475250000046
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui，trd,iΔt≤Pi，t+1-Pi,t≤ui，tru，iΔt
其中，-ui，trd，iΔt为最小调节速率，Pi,t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui,tru,iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000047
Figure BDA0003154475250000049
Figure BDA0003154475250000048
其中，Ti,on为机组i的最小连续运行时间，Ti,off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000051
Figure BDA0003154475250000052
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj,t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000053
Figure BDA0003154475250000054
其中，
Figure BDA0003154475250000055
和
Figure BDA0003154475250000056
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure BDA0003154475250000057
和
Figure BDA0003154475250000058
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru,i和rd,i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
本发明还提供一种电力系统运行的双侧备用配置系统，包括：第一构建模块、约束条件模块、第二构建模块和配置模块，其中，
所述第一构建模块，用于构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
所述约束条件模块，用于对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
所述第二构建模块，用于根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
所述配置模块，用于根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
进一步地，所述第一构建模块，具体用于：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限。
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl,t＝[Pld,tPlu,t]
Pld,t＝Plf,t+Cu,t,μ
Plu,t＝Plf，t+Cd,t，μ
Rld,t＝Plu,t-Plf,t
Rlu,t＝Plf,t-Pld,t
其中，Sl,t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld,t和Plu,t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu,t,μ和Cd,t,μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld,t和Rlu,t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf,t＝[Psd,tPsu,t]
Psu，t＝min(Psf,t+εwu，t,μ，PN)
Psd,t＝max(Psf,t-εwd,t,μ,0)
εwu,t,μ＝Cu,t,μ*PN
εwd,t,μ＝-Cu,t,μ*PN
Rsd,t＝Psu,t-Psf,t
Rsu,t＝Psf,t-Psd,t
其中，Sf,t为对应时段t的功率预测区间，Psd,t、Psu,t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf,t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu,t,μ，εwd,t,μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu,t,μ、Cu,t,μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd,t、Rsu,t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
进一步地，所述对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
进一步地，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000071
其中，Pi,t为机组i在t时段的输出功率，Pwf,t为t时段风电输出功率预测值，Ploss,t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000072
Figure BDA0003154475250000073
其中，Rsi,t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure BDA0003154475250000074
和
Figure BDA0003154475250000075
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000081
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure BDA0003154475250000082
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui,trd,iΔt≤Pi,t+1-Pi,t≤ui,tru,iΔt
其中，-ui,trd,iΔt为最小调节速率，Pi,t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui,tru,iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000083
Figure BDA0003154475250000084
Figure BDA0003154475250000085
其中，Ti,on为机组i的最小连续运行时间，Ti,off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000086
Figure BDA0003154475250000087
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj,t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000091
Figure BDA0003154475250000092
其中，
Figure BDA0003154475250000093
和
Figure BDA0003154475250000094
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure BDA0003154475250000095
和
Figure BDA0003154475250000096
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru,i和rd,i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力系统运行的双侧备用配置方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力系统运行的双侧备用配置方法。
本发明提供的一种电力系统运行双侧的备用配置方法、系统、设备和介质与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过对不确定性双侧建模方法在保证系统安全可靠和用户负荷(消费者)不受影响的前提下，对发电侧或者用户侧备用容量进行优化配置，利用等优曲线确定双侧的备用优化配置，保证电力系统中各不确定因素引起的功率不平衡量时刻得到平衡的同时实现备用配置。
附图说明
图1是本发明提供的一种电力系统运行双侧的备用配置方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种电力系统运行双侧的备用配置系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，文中所使用的步骤编号仅是为了方便描述，不对作为对步骤执行先后顺序的限定。
应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如图1所示，本发明实施例的一种电力系统运行双侧的备用配置方法，包括：
S1、构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
具体地，本步骤包括S11-S13，具体步骤如下：
S11、建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限。
S12、建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl,t＝[Pld,tPlu,t]
Pld,t＝Plf,t+Cu,t,μ
Plu,t＝Plf,t+Cd,t,μ
Rld,t＝Plu,t-Plf,t
Rlu,t＝Plf,t-Pld,t
其中，Sl,t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld,t和Plu,t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu,t,μ和Cd,t,μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld,t和Rlu,t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
S13、建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf,t＝[Psd,tPsu,t]
Psu,t＝min(Psf,t+εwu,t,μ,PN)
Psd,t＝max(Psf,t-εwd,t,μ,0)
εwu,t,μ＝Cu,t,μ*PN
εwd,t,μ＝-Cu,t,μ*RN
Rsd,t＝Psu,t-Psf,t
Rsu,t＝Psf,t-Psd,t
其中，Sf,t为对应时段t的功率预测区间，Psd,t、Psu,t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf,t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu,t,μ，εwd,t,μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu,t,μ、Cu,t,μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd,t和Rsu,t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
S2、对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
具体地，所述设定约束条件，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
需要说明的是，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000121
其中，Pi,t为机组i在t时段的输出功率，Pwf,t为t时段风电输出功率预测值，Ploss,t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000122
Figure BDA0003154475250000123
其中，Rsi,t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure BDA0003154475250000124
和
Figure BDA0003154475250000125
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000126
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure BDA0003154475250000127
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui,trd,iΔt≤Pi,t+1-Pi,t≤ui,tru,iΔt
其中，-ui,trd,iΔt为最小调节速率，Pi,t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui,tru,iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000131
Figure BDA0003154475250000132
Figure BDA0003154475250000133
其中，Ti,on为机组i的最小连续运行时间，Ti,off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000134
Figure BDA0003154475250000135
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj,t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000136
Figure BDA0003154475250000137
其中，
Figure BDA0003154475250000138
和
Figure BDA0003154475250000139
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure BDA0003154475250000141
和
Figure BDA0003154475250000142
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru,i和rd,i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
S3、根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
具体地，根据电力系统特点，系统内始终要保持平衡，在单侧模式下，如果用户负荷增加，必须由发电侧提供对应的备用容量进行响应，此时可以确定系统的备用配置，而在双侧备用模式下，则由系统备用配置可由发电侧备用和需求侧组合配置，在组合配置中，可按一定的比例关系用需求侧可变负荷备用来代替传统备用中发电侧的备用容量。
其替代关系如下：
Figure BDA0003154475250000143
式中，RG为发电侧提供的备用容量；RL为需求侧提供的备用容量；R为电力系统备用需求；
Figure BDA0003154475250000144
为利用备用容量来代替无差异的曲斜率，即通过需求侧的备用容量来代替发电侧备用机组所能提供电能的边际替代率，反映两者之间替代的等效率，其绝对值越趋近于1，说明两者替代等效率越高。
S4、根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
具体地，以有功网损最小为目标，对所有配置方案进行网损计算，选出系统运行双侧备用配置方案。
在本发明的某一个实施例中，所述构建第一备用配置模型包括：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限。
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl,t＝[Pld,tPlu,t]
Pld,t＝Plf,t+Cu,t,μ
Plu,t＝Plf,t+Cd,t,μ
Rld,t＝Plu,t-Plf,t
Rlu,t＝Plf,t-Pld,t
其中，Sl,t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld,t和Plu,t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu,t,μ和Cd,t,μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld,t和Rlu,t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf,t＝[Psd,tPsu,t]
Psu,t＝min(Psf,t+εwu,t,μ,PN)
Psd,t＝max(Psf,t-εwd,t,μ,0)
εwu,t,μ＝Cu,t,μ*PN
εwd,t,μ＝-Cu,t,μ*RN
Rsd,t＝Psu,t-Psf,t
Rsu,t＝Psf,t-Psd,t
其中，Sf,t为对应时段t的功率预测区间，Psd,t、Psu,t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf,t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu,t,μ，εwd,t,μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu,t,μ、Cu,t,μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd,t和Rsu,t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
在本发明的某一个实施例中，所述对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
在本发明的某一个实施例中，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000161
其中，Pi,t为机组i在t时段的输出功率，Pwf,t为t时段风电输出功率预测值，Ploss,t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000162
Figure BDA0003154475250000163
其中，Rsi,t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure BDA0003154475250000164
和
Figure BDA0003154475250000165
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000166
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure BDA0003154475250000167
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui,trd,iΔt≤Pi,t+1-Pi,t≤ui,tru,iΔt
其中，-ui,trd,iΔt为最小调节速率，Pi,t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui,tru,iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000171
Figure BDA0003154475250000172
Figure BDA0003154475250000173
其中，Ti,on为机组i的最小连续运行时间，Ti,off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000174
Figure BDA0003154475250000175
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj,t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000176
Figure BDA0003154475250000177
其中，
Figure BDA0003154475250000181
和
Figure BDA0003154475250000182
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure BDA0003154475250000183
和
Figure BDA0003154475250000184
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru,i和rd,i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
本发明提供的一种电力系统运行双侧的备用配置方法与现有技术相比，其有益效果在于：
本发明通过对不确定性双侧建模方法在保证系统安全可靠和用户负荷(消费者)不受影响的前提下，对发电侧或者用户侧备用容量进行优化配置，利用等优曲线确定双侧的备用优化配置，保证电力系统中各不确定因素引起的功率不平衡量时刻得到平衡的同时实现备用配置。
如图2所示，本发明还提供一种电力系统运行双侧的备用配置系统200，包括：第一构建模块201、约束条件模块202、第二构建模块203和配置模块204，其中，
所述第一构建模块201，用于构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
所述约束条件模块202，用于对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
所述第二构建模块203，用于根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
所述配置模块204，用于根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
在本发明的某一个实施例中，所述第一构建模块201，具体用于：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限。
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl,t＝[Pld,tPlu,t]
Pld,t＝Plf,t+Cu,t,μ
Plu,t＝Plf,t+Cd,t,μ
Rld,t＝Plu,t-Plf,t
Rlu,t＝Plf,t-Pld,t
其中，Sl,t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld,t和Plu,t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu,t,μ和Cd,t,μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld,t和Rlu,t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf,t＝[Psd,tPsu,t]
Psu,t＝min(Psf,t+εwu,t,μ,PN)
Psd,t＝max(Psf,t-εwd,t,μ,0)
εwu,t,μ＝Cu,t,μ*PN
εwd,t,μ＝-Cu,t,μ*PN
Rsd,t＝Psu,t-Psf,t
Rsu,t＝Psf,t-Psd,t
其中，Sf,t为对应时段t的功率预测区间，Psd,t、Psu,t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf,t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu,t,μ，εwd,t,μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu,t,μ、Cu,t,μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd,t、Rsu,t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
在本发明的某一个实施例中，所述对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
在本发明的某一个实施例中，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000201
其中，Pi,t为机组i在t时段的输出功率，Pwf,t为t时段风电输出功率预测值，Ploss,t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000202
Figure BDA0003154475250000203
其中，Rsi,t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure BDA0003154475250000204
和
Figure BDA0003154475250000205
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000211
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure BDA0003154475250000212
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui,trd,iΔt≤Pi,t+1-Pi,t≤ui,tru,iΔt
其中，-ui,trd,iΔt为最小调节速率，Pi,t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui,tru,iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000213
Figure BDA0003154475250000214
Figure BDA0003154475250000215
其中，Ti,on为机组i的最小连续运行时间，Ti,off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000216
Figure BDA0003154475250000217
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj,t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure BDA0003154475250000221
Figure BDA0003154475250000222
其中，
Figure BDA0003154475250000223
和
Figure BDA0003154475250000224
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure BDA0003154475250000225
和
Figure BDA0003154475250000226
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru,i和rd,i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
本发明还提供一种计算机终端设备，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上述任一项所述的电力系统运行双侧的备用配置方法。
需要说明的是，所述处理器可以是中央处理单元(CentralProcessingUnit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-ProgrammableGateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用各种接口和线路连接所述终端设备的各个部分。
所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外，所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式硬盘，智能存储卡(SmartMediaCard，SMC)、安全数字(SecureDigital，SD)卡和闪存卡(FlashCard)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器，本领域技术人员可以理解，上述终端设备仅仅是示例，并不构成对终端设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一项所述的电力系统运行双侧的备用配置方法。
需要说明的是，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序、计算机程序)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序在所述终端设备中的执行过程。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步的详细说明，应当理解，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围。特别指出，对于本领域技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电力系统运行双侧的备用配置方法，其特征在于，包括：
构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
2.根据权利要求1所述的电力系统运行双侧的备用配置方法，其特征在于，所述构建第一备用配置模型包括：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，具体采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限；
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl，t＝[Pld，tPlu，t]
Pld，t＝Plf，t+Cu，t，μ
Plu，t＝Plf，t+Cd，t，μ
Rld，t＝Plu，t-Plf，t
Rlu，t＝Plf，t-Pld，t
其中，Sl，t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld，t和Plu，t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu，t，μ和Cd，t，μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld，t和Rlu，t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf，t＝[Psd，tPsu，t]
Psu，t＝min(Psf，t+εwu，t，μ，PN)
Psd，t＝max(Psf，t-εwd，t，μ，0)
εwu，t，μ＝Cu，t，μ*PN
εwd，t，μ＝-Cu，t，μ*PN
Rsd，t＝Psu，t--Psf，t
Rsu，t＝Psf，t-Psd，t
其中，Sf，t为对应时段t的功率预测区间，Psd，t、Psu，t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf,t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu，t，μ，εwd，t，μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu，t，μ、Cu，t，μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd，t和Rsu，t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
3.根据权利要求1所述的电力系统运行双侧的备用配置方法，其特征在于，所述对所述目标地区电力系统运行的第一双侧备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行的第二双侧备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
4.根据权利要求3所述的电力系统运行双侧的备用配置方法，其特征在于，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000031
其中，Pi，t为机组i在t时段的输出功率，Pwf，t为t时段风电输出功率预测值，Ploss，t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000032
Figure FDA0003154475240000033
其中，Rsi，t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure FDA0003154475240000034
和
Figure FDA0003154475240000035
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000036
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure FDA0003154475240000037
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui，trd，iΔt≤Pi，t+1-Pi，t≤ui，tru，iΔt
其中，-ui，trd，iΔt为最小调节速率，Pi，t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui，tru，iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000041
Figure FDA0003154475240000042
Figure FDA0003154475240000043
其中，Ti，on为机组i的最小连续运行时间，Ti，off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000044
Figure FDA0003154475240000045
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj，t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000046
Figure FDA0003154475240000047
其中，
Figure FDA0003154475240000048
和
Figure FDA0003154475240000049
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure FDA00031544752400000410
和
Figure FDA00031544752400000411
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru，i和rd，i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
5.一种电力系统运行双侧的备用配置系统，其特征在于，包括：第一构建模块、约束条件模块、第二构建模块和配置模块，其中，
所述第一构建模块，用于构建目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型，其中，所述第一备用配置模型包括：电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型、考虑不确定性负荷的备用需求子模型和需求侧的备用需求子模型；
所述约束条件模块，用于对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型；
所述第二构建模块，用于根据目标地区电力系统运行双侧的平衡约束条件，构建目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型；
所述配置模块，用于根据所述目标地区电力系统运行双侧的等优曲线计算模型，对所述第二备用配置模型进行配置计算，获得最优的配置方案。
6.根据权利要求5所述的电力系统运行双侧的备用配置系统，其特征在于，所述第一构建模块，用于：
建立电源侧及需求侧不确定性因素的概率子模型，采用如下计算公式：
F(xu)＝1-α
F(xd)＝α
其中，α为置信水平，xu为置信水平上限，xd为置信水平下限；
建立考虑不确定性负荷的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sl，t＝[Pld，tPlu，t]
Pld，t＝Plf，t+Cu，t，μ
Plu，t＝Plf，t+Cd，t，μ
Rld，t＝Plu，t-Plf，t
Rlu，t＝Plf，t-Pld，t
其中，Sl，t为负荷误差概率分布满足置信水平μ时的负荷区间，Pld，t和Plu，t为置信水平μ时的负荷区间上下限值，Cu，t，μ和Cd，t，μ为满足置信水平μ的置信区间上下限值，Rld，t和Rlu，t分别为考虑不确定性负荷的备用上调和下调需求容量；
建立需求侧的备用需求子模型，具体采用如下计算公式：
Sf，t＝[Psd，tPsu，t]
Psu，t＝min(Psf，t+εwu，t，μ，PN)
Psd，t＝max(Psf，t-εwd，t，μ，0)
εwu，t，μ＝Cu，t，μ*PN
εwd，t，μ＝-Cu，t，μ*PN
Rsd，t＝Psu，t--Psf，t
Rsu，t＝Psf，t--Psd，t
其中，Sf，t为对应时段t的功率预测区间，Psd，t、Psu，t分别置信度为μ时对应的电源输出功率的概率区间，Psf，t为t时刻的电源输出功率曲线值，εwu，t，μ，εwd，t，μ分别为输出功率偏差概率置信区间上下限得到的电源功率向上，向下误差，Cu，t，μ、Cu，t，μ分别为t时刻输出功率偏差概率满足置信水平的置信区间上下限值，Rsd，t、Rsu，t分别为考虑不确定性电源偏差的备用上调和下调需求容量。
7.根据权利要求5所述的电力系统运行双侧的备用配置系统，其特征在于，所述对所述目标地区电力系统运行双侧的第一备用配置模型设定约束条件，获得目标地区电力系统运行双侧的第二备用配置模型，包括：设定系统功率平衡约束条件、机组出力约束条件、可变负荷的容量约束、机组的爬坡约束条件、机组的最小持续开停机时间约束条件、可变负荷最大持续中断时间约束条件和系统运行备用容量约束。
8.根据权利要求7所述的电力系统运行双侧的备用配置系统，其特征在于，所述系统功率平衡约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000071
其中，Pi，t为机组i在t时段的输出功率，Pwf，t为t时段风电输出功率预测值，Ploss，t为系统t时刻的网损；
所述机组出力约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000072
Figure FDA0003154475240000073
其中，Rsi，t为机组i在t时段提供的事故备用容量，
Figure FDA0003154475240000074
和
Figure FDA0003154475240000075
分别为机组i的功率输出上下限；
所述可变负荷的容量约束，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000076
其中，RIL为系统提供的可中断负荷所具备的备用容量，
Figure FDA0003154475240000077
为可以暂时中断负荷可提供的备用容量限值；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
-ui，trd，iΔt≤Pi，t+1-Pi，t≤ui，tru，iΔt
其中，-ui，trd，iΔt为最小调节速率，Pi，t+1为机组i在t+1时段的输出功率，ui，tru，iΔt为最大调节速率；
所述机组的爬坡约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000081
Figure FDA0003154475240000082
Figure FDA0003154475240000083
其中，Ti，on为机组i的最小连续运行时间，Ti，off为机组i的最小连续停机时间，Mi为机组i最大启停次数；
所述可变负荷最大持续中断时间约束条件，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000084
Figure FDA0003154475240000085
其中，Tjmax为可中断负荷j的最大可持续时间，Tj0为可中断负荷j在初始时刻累积中断时间，vj，t为可中断负荷j在t时段的状态；
所述系统运行备用容量约束，采用如下计算公式：
Figure FDA0003154475240000086
Figure FDA0003154475240000087
其中，
Figure FDA0003154475240000088
和
Figure FDA0003154475240000089
依次为备用机组i于时间段t中具备的向上调节、向下调节的备用的最大值容量，
Figure FDA00031544752400000810
和
Figure FDA00031544752400000811
依次为备用的机组i输出功率的上限和下限约束，ru，i和rd，i依次为备用机组i在参与备用出力时向上爬坡和向上爬坡的速率约束，T60为备用机组预出力的参与出力的时长。
9.一种计算机终端设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储器，与所述处理器耦接，用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1至4任一项所述的电力系统运行双侧的备用配置方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至4任一项所述的电力系统运行双侧的备用配置方法。
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